大型鋼鐵企業(yè)智慧物流管控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李鵬 郭亮 郗曉法

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-6606

作者簡(jiǎn)介：

李鵬（1986—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)殇撹F行業(yè)信息化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與管理。

郭亮（1977—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)殇撹F行業(yè)信息化、智能化。

郗曉法（1979—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)殇撹F行業(yè)信息化、智能化。

摘??要：針對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)面臨的物流運(yùn)輸效率低、物流系統(tǒng)智能化程度不高、物流調(diào)度管控及時(shí)性差等問(wèn)題，在調(diào)研相關(guān)技術(shù)支撐與分析當(dāng)前物流專業(yè)管理與信息系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建統(tǒng)一運(yùn)輸資源管理體系，結(jié)合GIS、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，搭建全流程一體化物流調(diào)度平臺(tái)的解決思路，并從系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)等方面，就某大型鋼鐵企業(yè)智慧物流管控平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè) ?物流運(yùn)輸 ?系統(tǒng)架構(gòu) ?人工智能 ?管控平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP393

2019年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)物流高質(zhì)量發(fā)展促成形成強(qiáng)大國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的意見(jiàn)》。這一最新的物流發(fā)展戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)了物流業(yè)是支撐企業(yè)發(fā)展、壯大國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、先進(jìn)性產(chǎn)業(yè)。物流高質(zhì)量發(fā)展是經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展的重要組成部分，也是推動(dòng)制造業(yè)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展不可或缺的重要力量。

鋼鐵物流涉及面廣，貫穿于物料采購(gòu)、工序生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售等整個(gè)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，智能制造在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展，為鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全流程的物流環(huán)節(jié)優(yōu)化提供了有力技術(shù)支撐。采用智能裝備、大數(shù)據(jù)、算法模型等技術(shù)與手段，搭建智慧物流管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物流業(yè)務(wù)全流程一體化智能調(diào)度管理，可極大地提高物流效率，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)降本增效、綠色發(fā)展、提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

1 ?企業(yè)物流現(xiàn)狀分析與業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

1.1 ?物流現(xiàn)狀分析

沿海某大型鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)物流業(yè)務(wù)，主要涉及廠際間倒運(yùn)、碼頭盤(pán)倒、散料運(yùn)輸?shù)葮I(yè)務(wù)。該企業(yè)雖然建立了物流信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)計(jì)劃、作業(yè)實(shí)績(jī)?cè)诰€管理，但仍需要投入大量的人力、物力進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，各物流裝備的神經(jīng)末梢與信息化系統(tǒng)之間的通道沒(méi)有完全打通，作業(yè)效率偏低，管理難度偏大。物流運(yùn)輸過(guò)程中存在用車(chē)日計(jì)劃管理不足、運(yùn)力資源浪費(fèi)、調(diào)度管控及時(shí)性差等問(wèn)題。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）用車(chē)計(jì)劃管理不足，車(chē)輛資源按業(yè)務(wù)類型下發(fā)到各用車(chē)單位自行調(diào)配，運(yùn)力資源精細(xì)化管理不足；（2）物流調(diào)度采用線下溝通方式，未納入系統(tǒng)管理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸資源的靈活調(diào)度；（3）車(chē)輛排隊(duì)管理流程缺失，車(chē)輛行為不受控；（3）運(yùn)輸任務(wù)執(zhí)行過(guò)程無(wú)有效管控手段，過(guò)程監(jiān)管能力不足；（4）運(yùn)輸服務(wù)無(wú)有效的評(píng)價(jià)機(jī)制，缺乏數(shù)據(jù)支撐。

1.1 ?業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

構(gòu)建統(tǒng)一運(yùn)輸資源管理體系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)力精細(xì)化管理。廠內(nèi)車(chē)輛作業(yè)用車(chē)方式包括固定流向運(yùn)輸、臨時(shí)臺(tái)班及申請(qǐng)用車(chē)，共計(jì)148個(gè)運(yùn)輸業(yè)務(wù)場(chǎng)景。結(jié)合車(chē)輛復(fù)用性，可歸納為4種運(yùn)輸需求提報(bào)方式，包括計(jì)劃性需求、單車(chē)次需求、多車(chē)次需求以及時(shí)間預(yù)約需求，打破原有廠內(nèi)運(yùn)輸任務(wù)與車(chē)輛的靜態(tài)綁定關(guān)系，運(yùn)力由系統(tǒng)平臺(tái)集中管理，對(duì)可以復(fù)用的車(chē)輛進(jìn)行全局優(yōu)化。

廠內(nèi)車(chē)輛安裝車(chē)載終端，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸任務(wù)全流程跟蹤。利用5G/4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，獲取車(chē)載終端定位數(shù)據(jù)，與GIS地圖進(jìn)行融合后實(shí)時(shí)展示車(chē)輛位置，對(duì)車(chē)輛行駛路徑等信息進(jìn)行在線監(jiān)控，對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警提醒。

建立智能算法模型，實(shí)現(xiàn)運(yùn)力資源與運(yùn)輸計(jì)劃的動(dòng)態(tài)匹配?；谏a(chǎn)廠庫(kù)存動(dòng)態(tài)，結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃安排情況，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)儲(chǔ)計(jì)劃智能編排，達(dá)到上下游庫(kù)存動(dòng)態(tài)平衡的目的；建立轉(zhuǎn)儲(chǔ)計(jì)劃智能分配模型，以任務(wù)派送的形式實(shí)現(xiàn)全廠運(yùn)力資源的智能調(diào)度；建立智能配車(chē)模型，基于待運(yùn)材料規(guī)格、位置信息，實(shí)現(xiàn)待運(yùn)材料與承運(yùn)車(chē)輛的智能匹配，取代人工配車(chē)操作，提升作業(yè)效率。

2 ?平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 ?整體規(guī)劃

智慧物流管控平臺(tái)以廠區(qū)GIS地圖及車(chē)輛定位技術(shù)為基礎(chǔ)，建立物流業(yè)務(wù)全流程一體化管控平臺(tái)，打通與周邊系統(tǒng)的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)物流數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，運(yùn)力資源動(dòng)態(tài)調(diào)配，物流業(yè)務(wù)精益化管理。整體架構(gòu)如圖1所示。

（1）整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)由感知層、數(shù)據(jù)邏輯層、業(yè)務(wù)表示層組成。從底層數(shù)據(jù)感知到數(shù)據(jù)處理分析，最終展現(xiàn)業(yè)務(wù)功能。

（2）通過(guò)5G、北斗、UWB定位、GIS等技術(shù)搭建基礎(chǔ)感知平臺(tái)，為車(chē)輛定位、路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。

（3）對(duì)物流業(yè)務(wù)周邊系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改造，打通系統(tǒng)間的壁壘，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。涉及PES系統(tǒng)、廠內(nèi)物流、道路監(jiān)控、門(mén)禁系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、料場(chǎng)PES系統(tǒng)、無(wú)人倉(cāng)儲(chǔ)、3PL等19個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。

（4）從感知層采集的數(shù)據(jù)匯集到算法模型大腦，通過(guò)計(jì)劃拆解、運(yùn)輸仿真、運(yùn)輸數(shù)據(jù)洞察分析，利用算法能力，輸出庫(kù)存趨勢(shì)、運(yùn)力調(diào)度、任務(wù)分配等業(yè)務(wù)結(jié)果。

（5）業(yè)務(wù)表示層采用車(chē)載終端、手機(jī)App、PC、電子大屏等先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行合理規(guī)劃展示。車(chē)載終端主要服務(wù)于司機(jī)，提供語(yǔ)音播報(bào)、路徑規(guī)劃、司機(jī)承運(yùn)等功能。手機(jī)App主要服務(wù)于業(yè)務(wù)部門(mén)，用于運(yùn)輸需求申請(qǐng)、審核、運(yùn)輸過(guò)程監(jiān)控、運(yùn)輸實(shí)績(jī)確認(rèn)等。PC和電子大屏主要服務(wù)于管理專業(yè)，跟蹤運(yùn)輸過(guò)程并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析。

2.2 ?技術(shù)架構(gòu)

采用平臺(tái)化設(shè)計(jì)方案，建設(shè)基礎(chǔ)平臺(tái)、核心平臺(tái)、服務(wù)平臺(tái)三層平臺(tái)架構(gòu)。整體架構(gòu)設(shè)計(jì)為“大平臺(tái)+微應(yīng)用”，其中“大平臺(tái)”重點(diǎn)解決應(yīng)用間的組件復(fù)用問(wèn)題，將核心、復(fù)雜的業(yè)務(wù)功能以組件形式封裝到平臺(tái)中；將軟件系統(tǒng)拆解為“微應(yīng)用”，提供靈活、個(gè)性化、更具可擴(kuò)展性的服務(wù)，方便第三方系統(tǒng)的接入，具備靈活的擴(kuò)展性。技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

2.3 ?功能藍(lán)圖

智慧物流管控平臺(tái)由基礎(chǔ)信息管理、運(yùn)單管理、運(yùn)輸過(guò)程管理、排隊(duì)管理、運(yùn)輸實(shí)績(jī)分析等幾個(gè)模塊組成，運(yùn)輸部作為平臺(tái)的管理單位，對(duì)平臺(tái)中的業(yè)務(wù)流程、功能權(quán)限等有監(jiān)管權(quán)限。功能藍(lán)圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

智慧物流管控平臺(tái)系統(tǒng)功能主要包括基礎(chǔ)信息管理、智能調(diào)度算法、運(yùn)單管理、排隊(duì)管理、運(yùn)輸過(guò)程監(jiān)管、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、車(chē)載終端應(yīng)用、移動(dòng)App應(yīng)用、汽運(yùn)管控大屏。

3.1 ?基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息管理，作為系統(tǒng)開(kāi)展業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對(duì)物流業(yè)務(wù)相關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理。主要內(nèi)容包括用戶管理、司機(jī)管理、車(chē)輛管理、倉(cāng)庫(kù)管理、地點(diǎn)管理、作業(yè)項(xiàng)目管理、托運(yùn)號(hào)管理、車(chē)載終端管理、充電樁管理等。

3.2??智能調(diào)度算法

智能調(diào)度算法，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)類型進(jìn)行不同的自動(dòng)化調(diào)度功能設(shè)計(jì)，其中主要分為兩類：運(yùn)籌算法調(diào)度和規(guī)則算法調(diào)度。以實(shí)現(xiàn)運(yùn)力資源合理調(diào)配為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)運(yùn)輸計(jì)劃和可用車(chē)輛資源的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行綜合分析，調(diào)用全局模型、預(yù)測(cè)模型、實(shí)時(shí)模型、策略模型計(jì)算出最佳承運(yùn)車(chē)輛，并推送任務(wù)到對(duì)應(yīng)車(chē)輛的終端設(shè)備，同時(shí)對(duì)派單過(guò)程進(jìn)行監(jiān)管，人工只介入非常態(tài)問(wèn)題，減少人為工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)管理模式從松散狀到集中化的轉(zhuǎn)換。

3.3 ?運(yùn)單管理

對(duì)物流運(yùn)單進(jìn)行管理，運(yùn)單有3種提報(bào)方式：業(yè)務(wù)系統(tǒng)觸發(fā)、手工創(chuàng)建、模板創(chuàng)建。運(yùn)單包括發(fā)運(yùn)的物料信息、裝卸點(diǎn)信息、車(chē)輛類型、預(yù)計(jì)裝車(chē)時(shí)間等信息?？梢詫?duì)運(yùn)單進(jìn)行審核、分配、召回、刪除等操作。在運(yùn)單詳情頁(yè)面，用戶可以查看運(yùn)單的詳細(xì)信息，以及運(yùn)單狀態(tài)、車(chē)輛位置、行駛軌跡、物流節(jié)點(diǎn)等信息。

3.4??排隊(duì)管理

對(duì)到達(dá)裝卸點(diǎn)的車(chē)輛進(jìn)行排隊(duì)管理，平臺(tái)記錄車(chē)輛簽到時(shí)間，根據(jù)作業(yè)項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)自動(dòng)生成車(chē)輛的排隊(duì)順序，同時(shí)支持排隊(duì)順序調(diào)整。平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)即將入庫(kù)的車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)叫號(hào)，也可人工叫號(hào)，頁(yè)面同時(shí)具備暫停自動(dòng)叫號(hào)與暫停排隊(duì)功能，防止現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生異常情況時(shí)，造成車(chē)輛擁堵等情況。

3.5 ?運(yùn)輸過(guò)程監(jiān)管

運(yùn)輸過(guò)程監(jiān)管是指對(duì)運(yùn)輸任務(wù)執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行跟蹤和管控，基于GIS地圖和車(chē)輛定位等手段，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛運(yùn)輸過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)管，通過(guò)行車(chē)記錄儀、駕駛室攝像頭等設(shè)備和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)駕駛行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要：路線偏離、異常停車(chē)等異常信息進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警；針對(duì)疲勞駕駛、違規(guī)接打電話、超速行駛等不安全駕駛行為進(jìn)行報(bào)警和記錄；車(chē)輛動(dòng)態(tài)在地圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)圖形化展示，歷史運(yùn)輸路徑追溯。

3.6 ?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

構(gòu)建一體化服務(wù)評(píng)價(jià)體系，采集、存儲(chǔ)物流運(yùn)輸全流程的數(shù)據(jù)資源，結(jié)合大數(shù)據(jù)、服務(wù)評(píng)價(jià)模型，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。圍繞“人、車(chē)、物”管理，主要實(shí)現(xiàn)以下指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析：物流效率分析、車(chē)輛利用率分析、運(yùn)輸異常分析、駕駛員評(píng)價(jià)、承運(yùn)商評(píng)價(jià)等。

3.7 ?車(chē)載終端應(yīng)用

主要實(shí)現(xiàn)登錄授權(quán)管理、運(yùn)單指令管理、路徑規(guī)劃、車(chē)輛報(bào)到、裝卸車(chē)實(shí)績(jī)確認(rèn)以及語(yǔ)音自動(dòng)提醒和告警等功能，為司機(jī)提供在線作業(yè)支持。結(jié)合GIS車(chē)載監(jiān)控平臺(tái)，集成駕駛室視頻監(jiān)控以及行車(chē)記錄儀功能，實(shí)時(shí)記錄車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)以及司機(jī)駕駛狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)不安全行為及時(shí)報(bào)警，提高運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

3.8 ?手機(jī)App應(yīng)用

主要實(shí)現(xiàn)授權(quán)管理、用車(chē)申請(qǐng)、運(yùn)單審核、派車(chē)管理、排隊(duì)管理、運(yùn)單詳情、作業(yè)實(shí)績(jī)確認(rèn)等功能。手機(jī)App按照用戶角色進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，包括需求方App、運(yùn)輸部App、車(chē)隊(duì)App、司機(jī)App。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)系統(tǒng)流程清晰，應(yīng)用簡(jiǎn)潔；App包資源小，下載安裝速度快；功能解耦，減少變更時(shí)相互影響。

3.9 ?汽運(yùn)管控大屏

建立汽運(yùn)物流管控大屏，支持以地圖、圖表等形式動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)廠內(nèi)物流概況與變化態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸作業(yè)全局監(jiān)控、運(yùn)力分配精準(zhǔn)決策、異常故障快速響應(yīng)。大屏數(shù)據(jù)展示信息可分為3個(gè)模塊：GIS地圖、物流指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析、車(chē)輛視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控。GIS地圖位于大屏中央，用于呈現(xiàn)廠內(nèi)等比例地圖，裝卸點(diǎn)相對(duì)位置和道路情況。物流指標(biāo)統(tǒng)計(jì)主要分布地圖兩側(cè)，以各類熱力圖、柱狀圖、折線圖、滾動(dòng)信息等方式呈現(xiàn)車(chē)輛信息、需求情況、作業(yè)情況、異常情況等數(shù)據(jù)信息。車(chē)輛視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控分布在大屏兩側(cè)，主要用于車(chē)輛行駛路段監(jiān)控，以及駕駛員不安全行為監(jiān)控。

4 ?結(jié)語(yǔ)

智慧物流管控平臺(tái)，利用GIS、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物流數(shù)據(jù)的全面感知、可靠傳輸、有效利用，依據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，建設(shè)高效、協(xié)同的智能物流調(diào)度算法模型，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸計(jì)劃自動(dòng)編制、運(yùn)輸任務(wù)智能分配、運(yùn)輸車(chē)輛智能調(diào)度、運(yùn)輸路線智能規(guī)劃、運(yùn)輸實(shí)績(jī)自動(dòng)收集、異常事件自動(dòng)報(bào)警，運(yùn)輸服務(wù)自動(dòng)評(píng)價(jià)的廠內(nèi)物流全流程一體化智能管理，物流周轉(zhuǎn)效率整體提升15%，進(jìn)一步降低公司的物流成本與庫(kù)存資金，為鋼鐵行業(yè)物流智能化發(fā)展提供了方向。

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